[发明专利]蜡式微型致动器

说明书

技术领域

在用于将治疗产品受程序控制地输送进人体或动物体内的设备 中，通常设有一种与增压室(pumping chamber)和阀装置协同工作的治 疗产品增压贮存器。所述治疗产品通常由所述设备通过通到一刺穿患 者皮肤的插管的管道来泵送。所述设备能够在数天内向患者提供可变 速率的治疗产品输注。本发明针对一种用于增压室的改进的蜡式微型 致动器(wax-type micro-actuator)。

背景技术

治疗产品可以多种方式被给药至人或动物，并且给药方法通常与 治疗产品的特殊要求及其预定作用相匹配。虽然口服通常是优选的， 但一些治疗产品，诸如胰岛素，需要以避开消化系统的方式被给药， 或者可能有利的是直接将其输送到预定作用部位。

避开消化道的治疗产品的给药被称为肠胃外输送，并且通常通过 将治疗产品以液剂形式直接给药到循环中来实现。这通常是利用一输 送一丸剂(bolus)治疗产品的注射器或者等效器具来进行，或者利用 一种能够连续地并且在一些情况下受程序控制地输送治疗产品的输注 系统来进行。明显的是，治疗产品的受控给药更充分地匹配这些产品 的临床要求，通常提供更好的治疗控制并且降低了毒性。

对于控制糖尿病人体内的葡萄糖的强化胰岛素疗法(intensive insulin therapy)存在不断增加的需求。这些疗法要求患者服用普通 胰岛素，以试图模仿在没有糖尿病的个体体内的每日胰岛素释放模式。 在没有糖尿病的人体内的胰岛素释放模式是复杂的。通常，存在一种 用于控制空腹葡萄糖的基础胰岛素水平，并且这通过中和从摄取的食 物释放的葡萄糖的暂时性增加(temporary increase)而被补充。

为了满足该需求，出现了许多基于与搏动增压室(pulsatile pumping chamber)协同工作的正压力贮存器的输注系统，其中所述搏 动增压室具有在增压室的入口和/或出口处工作的单向止回阀。

在US 4714462中描述了一示例性现有技术的输注系统。该文本描 述了一种输注系统，其中治疗产品以一正压力被保存在贮存器中，所 述正压力刚好低于将治疗产品引入动物体或人体所需的输注压力。通 过在螺线管的作用下牵拉一波纹管构件(bellows member)从而增加腔 室的容积，将治疗产品从贮存器中经由一单向止回阀取出使其进入腔 室。一旦释放螺线管，波纹管构件就在回位弹簧的作用下，将治疗产 品经由出口流体节流器推到输注部位。所述出口节流器充当输注速率 传感器的一部分。所述系统可由用户编程以提供诸如胰岛素之类的治 疗产品的基础剂量以及丸剂剂量(bolus dosage)。

许多输注系统，由于其复杂性以及其对患者移动自由的限制，专 门用于管理式医疗环境中，诸如医院和医疗保健机构中。在这样的大 系统中，可使用多种机构来驱动增压室。通常，致动器连接至增压室， 使得致动器的移动使增压室的构件或隔膜发生位移，从而泵送液体治 疗产品。

在US 4714462中描述的致动器是一种包括电枢(armature)的螺线 管致动器，该电枢是螺线管的一个组成部分。所述电枢经由一弹簧被 沿一方向加偏压以减小增压室的体积。所述螺线管被一电子模块驱动。 当螺线管通电时，所述电枢沿一方向被驱动，使得增压室的体积增加， 这从正压力贮存器中抽取流体直到增压室充满。所述螺线管接下来被 去激励，所述致动器弹簧向电枢提供偏压力，所述电枢驱动以减小增 压室的体积，从而将流体朝向输注部位泵送。

其他已知的致动器利用压电效应来驱动致动器。然而，螺线管和 压电致动器存在的问题在于，由于它们在被用于微型流体系统中时尺 寸被减小，由这些致动器可获得的驱动力显著减小。

US 4152098中描述了一种微型泵的实例。所述泵具有挠性的、有 弹性的隔膜，所述隔膜在柱塞的电磁驱动下，充当增压室的可移动弹 性壁，以引起泵送行为。所述泵包括一在抗摩擦套管内可滑行地移动 的由磁钢制成的电枢或柱塞。一电磁线圈装置围绕所述套管，在所述 线圈装置被通电时，所述柱塞可相对于所述套管上下移动。尽管对微 型泵的尺寸来说获得了相当高的泵送力，但总体占用大约4cm³的体积 的微型泵对于当前的要求而言仍然太大。

为了进一步减小微型泵的尺寸，同时在致动器中保持充足的驱动 力，以进行有效、无泄漏、可靠的泵送，需要一种改进的致动器。